Desain Kondensor Jenis Shell and Tube Heat Exchanger Untuk Sistem Organic Rankine Cycle

Abstract

Organic Rankine Cycle (ORC) merupakan modifikasi dari siklus Rankine. Pada Rankine Cycle biasanya menggunakan air bertekanan dan bertemperatur tinggi sebagai fluida kerja. Sedangkan pada ORC, titik didih dari siklus ini lebih rendah sehingga air tidak cocok digunakan sebagai fluida kerja. Oleh karena itu, digunakan fluida kerja R 123, R 134, R 32 dan n-pentane untuk mendesain sebuah sistem ORC dengan data masukkan sebagai berikut; laju aliran massa sebesar 0,515 kg/s, suhu reservoir 70 ^oC, suhu masuk turbin 60 ^oC, suhu keluar turbin 45 ^oC, suhu keluar evaporator 50 ^oC. Dari keempat fluida kerja sistem tersebut, R 123 dipilih sebagai fluida kerja yang terbaik untuk mendesain alat penukar kalor berupa kondensor, karena memiliki tekanan yang relatif kecil yaitu P₁= 2 bar, P₂= 1.1592 bar dan memiliki daya yang relatif tinggi yaitu 2.1 kW. Selain itu, R 123 memiliki biaya lebih murah, pemasangan lebih mudah, ijin lebih mudah, dan mudah didapatkan dibanding ketiga refrigeran tersebut. Alat penukar kalor yang digunakan ialah jenis shell and tube (a two pass tube, baffled single pass shell) dengan head load 140000 Btu/hr (41 kW/h), serta heat transfer matrix geometry; 5/8 in, OD 16 Bwg (15.9 mm OD, 1.65 mm thick) brass tube. Dari hasil perhitungan desain didapat panjang tube per pass sebesar 3 ft (914.4 mm), diameter shell 0.7 ft (213.4 mm), jarak antar tube 0.067 ft (20.62 mm) dan perpindahan panas secara keseluruhan 166 Btu/h ft ^oF (W/m² C).